[ad_1]
Новое исследование в журнале Природа Старение берет страницу из области возобновляемых источников энергии и показывает, что генетически модифицированные митохондрии могут преобразовывать световую энергию в химическую энергию, которую могут использовать клетки, что в конечном итоге продлевает жизнь круглых червей C. elegans. В то время как перспектива заряженных солнечным светом клеток в организме человека является скорее научной фантастикой, чем наукой, полученные данные проливают свет на важные механизмы процесса старения.
«Мы знаем, что митохондриальная дисфункция является следствием старения», — сказал Эндрю Войтович, доктор медицинских наук, доцент кафедры анестезиологии и периоперационной медицины, фармакологии и физиологии в Медицинском центре Университета Рочестера и старший автор исследования. «Это исследование показало, что простое ускорение метаболизма с помощью световых митохондрий продлевает жизнь лабораторных червей и делает их более здоровыми. Эти результаты и новые исследовательские инструменты позволят нам продолжить изучение митохондрий и найти новые способы лечения возрастных заболеваний и сделать старение более здоровым».
Митохондрии — это органеллы, присутствующие в большинстве клеток организма. Часто называемые клеточными электростанциями, митохондрии используют глюкозу для производства аденозинтрифосфата (АТФ), соединения, которое обеспечивает энергией ключевые функции клетки, такие как сокращение мышц и электрические импульсы, которые помогают нервным клеткам общаться друг с другом.
Производство АТФ является результатом ряда реакций, которые стали возможными благодаря обмену протонами через мембрану, разделяющую различные компартменты митохондрий, в конечном итоге формируя процесс, называемый мембранным потенциалом. Было показано, что мембранный потенциал снижается с возрастом, потенциально играя роль в ряде возрастных заболеваний, таких как нейродегенеративные расстройства.
В новом исследовании участвовали C. elegans, микроскопические аскариды, которые, как и плодовая муха дрозофила, долгое время были инструментом исследования, используемым учеными для понимания основных биологических принципов, которые во многих случаях применимы ко всему царству животных.
Для проведения экспериментов группа исследователей из США и Германии адаптировала существующий исследовательский инструмент, который позволял им управлять активностью митохондрий. Метод, называемый оптогенетикой, традиционно использовался для нацеливания и активации определенных нейронов, что позволяет исследователям более точно изучать закономерности активности мозга.
Исследователи генетически сконструировали митохондрии C. elegans, включив в них активируемый светом протонный насос, полученный из гриба, и это достижение команда впервые описала в статье 2020 года в журнале EMBO Reports. В новом исследовании при воздействии света протонные насосы перемещали заряженные ионы через мембрану, используя энергию света для зарядки митохондрий. Этот процесс, который исследователи назвали mitochondria-ON (mtON), увеличивает мембранный потенциал и выработку АТФ и приводит к увеличению продолжительности жизни круглых червей на 30-40 процентов.
Брэндон Берри, доктор философии, получивший докторскую степень по физиологии в Рочестерском университете и в настоящее время занимающий постдокторскую степень в Вашингтонском университете, является первым автором обоих исследований. «Митохондрии похожи на промышленные электростанции в том, что они сжигают источник углерода, прежде всего глюкозу, для производства полезной энергии для клетки», — сказал Берри. «То, что мы сделали, — это, по сути, подключили солнечную панель к существующей инфраструктуре электростанции. В данном случае солнечная панель является оптогенетическим инструментом mtON. Затем нормальный митохондриальный механизм способен использовать световую энергию для производства АТФ в дополнение к нормальному пути сжигания».
Это исследование важно, потому что оно дает исследователям больше информации о сложных биологических ролях, которые митохондрии играют в организме человека, — теме, которую научное сообщество только сейчас начинает понимать. Исследование также создает новый метод манипулирования и изучения митохондрий в среде живой клетки. Это может послужить важной платформой для изучения митохондрий и определения способов вмешательства и поддержки функции.
«Нам нужно больше понять, как на самом деле ведут себя митохондрии у животных», — сказал Берри. «Сначала в червях, как в текущем исследовании, а затем в клетках человека в культуре и у грызунов. Таким образом, будущие исследования будут хорошо информированы и нацелены на наиболее вероятных участников болезней и старения человека».
Дополнительными соавторами исследования являются Анежка Водичкова из Университета Рочестера, Мэтт Каберляйн из Университета Вашингтона, Анника Мюллер-Эйгнер и Шахаф Пелег из Научно-исследовательского института сельскохозяйственной биологии в Германии, Чен Мэн и Кристина Людвиг из Технического Мюнхенский университет в Германии. Исследование финансировалось при поддержке Национального института здоровья и гранта Longevity Impetus Grant.
[ad_2]
Читайте подробнее про вкусные рецепты на сайте receptovich.ru.